亚洲狠狠干,亚洲国产福利精品一区二区,国产八区,激情文学亚洲色图

用以改善在處理器中重新執(zhí)行加載的裝置與方法

文檔序號:9750525閱讀:296來源:國知局
用以改善在處理器中重新執(zhí)行加載的裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明主要涉及一微電子領(lǐng)域的技術(shù),特別涉及改善在一亂序(out-of-order)處理器中重新執(zhí)行加載的一節(jié)能機(jī)制。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)體裝置技術(shù)在過去四十年迅速地發(fā)展。尤其在微處理器的發(fā)展,從4位、單一指令、10微米裝置開始,隨著半導(dǎo)體生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步,使得設(shè)計者能夠設(shè)計出在架構(gòu)和密度越來越復(fù)雜的裝置。在80和90年代所謂的管線(流水線)微處理器(pipe linemicroprocessor)和超標(biāo)量處理器(superscalar),發(fā)展成可在單一芯片上包含百萬顆晶體管。20年后的現(xiàn)今,64位、32-納米裝置已被量產(chǎn),其在單一芯片上具有十億顆晶體管,且包含多個微處理器內(nèi)核(microprocessor core)來處理數(shù)據(jù)。
[0003]除了指令并行應(yīng)用在現(xiàn)今的多內(nèi)核處理器(mult1-coreprocessor),亂序執(zhí)行(out-of-order execut1n)機(jī)制也被廣泛的使用。根據(jù)亂序執(zhí)行規(guī)則,指令以隊列的方式儲存在保留站(reservat1n stat1n)以供執(zhí)行單元來執(zhí)行,且只有因為是舊指令(olderinstruct1n)的執(zhí)行,而在等候操作數(shù)(operand)的那些指令,才會被攔截到保留站,沒有在等候操作數(shù)的指令則會直接被派送去執(zhí)行。接下來,執(zhí)行的結(jié)果會被依適當(dāng)?shù)捻樞蛞躁犃械姆绞脚帕胁⒎呕丶拇嫫鳌鹘y(tǒng)上在處理器階段(processor stage),會被稱為收回狀態(tài)(retire state)。因此,指令并未依照原先程序的順序來執(zhí)行。
[0004]因為除了在閑置的狀態(tài),執(zhí)行單元可用以當(dāng)舊的指令在等候其操作數(shù)時,執(zhí)行新的指令(younger instruct1n),因此亂序執(zhí)行改善了龐大流量的問題。如同本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的,指令不會總是成功地執(zhí)行,因此當(dāng)給定的指令無法成功地執(zhí)行時,那個指令和其它新的指令就必須被重新執(zhí)行。因為目前的機(jī)制,處理器會停止目前的執(zhí)行,退回機(jī)器狀態(tài)(machine state)至無法成功執(zhí)行指令之前的時間點(diǎn),且重新執(zhí)行未成功執(zhí)行的指令和在未成功執(zhí)行的指令被派送前已派送或未派送的所有新的指令,因此這樣的概念被稱為“重新執(zhí)行(replay)”。
[0005]然而,重新執(zhí)行是一異常情況(except1nal case),且重新執(zhí)行的性能影響通常是可忽略的。然而,緩存在保留站直到獲得其操作數(shù)的緩存指令的性能影響則很大,微處理器的設(shè)計者已發(fā)展了加速技術(shù),以允許當(dāng)在執(zhí)行前,有很高的可能性可取得指令的操作數(shù)時,特定的指令會先被派送。不僅特定的指令會被派送,運(yùn)行的機(jī)制可適當(dāng)?shù)丶皶r提供這些指令所需的操作數(shù)。
[0006]在這應(yīng)用中提出了一種加速技術(shù),在此加速技術(shù)中,在其執(zhí)行會導(dǎo)致從高速緩存查詢操作數(shù)的加載指令被派送后,需要被假設(shè)有很高的機(jī)率存在內(nèi)核上的高速緩存的操作數(shù)的新的指令,會根據(jù)規(guī)定的數(shù)量的時鐘周期被派送。因此,當(dāng)加載指令被派送時,多個在等待操作數(shù)的新指令會被安置在各自的保留站中,直到所規(guī)定的數(shù)量的時鐘周期結(jié)束,然后新指令會被派送,以進(jìn)行具有高確定性的執(zhí)行,也就是新指令將可取得其所需的操作數(shù)。
[0007]使用上述所提到的加速技術(shù)所產(chǎn)生的性能改善是顯著的,所以微處理器的設(shè)計者傳統(tǒng)上會全面地應(yīng)用此技術(shù)在所有加載指令(例如:來自輸入/輸出的加載、不可高速緩存的加載(uncacheable loads)、來自中斷寄存器(interrupt register)的加載、特定加載(special loads)等),盡管當(dāng)有許多加載指令時確實會花費(fèi)比制訂周期還要長的時間來取得其操作數(shù),因此在預(yù)期可獲得操作數(shù)的情況下,需要重新執(zhí)行所有被派送的新指令。使用上述的加速技術(shù)所產(chǎn)生的性能改善大大補(bǔ)償了,不常發(fā)生的重新執(zhí)行所導(dǎo)致的性能損失。
[0008]但是隨著多內(nèi)核處理器技術(shù)持續(xù)的進(jìn)步,設(shè)計者發(fā)現(xiàn)了很少被存取的特定處理器資源,例如:層級2高速緩存(level 2(L2)cache)、中斷控制器(interrupt controller)、恪絲陣列(fuse array)等,比較適合配置在多內(nèi)核處理器芯片上共有的區(qū)域,而不是復(fù)制(replicate)到每一內(nèi)核中。因此,像是上面所提到的資源,會被處理器內(nèi)核所共享。如同本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的,從不在內(nèi)核的資源(off-core resource)(例如:恪絲陣列)中加載操作數(shù)所花費(fèi)的時間會比從在內(nèi)核的資源(on-core resource)(例如:層級I高速緩存(LIcache))中加載還要長。此外,縱使根據(jù)上述加速技術(shù)需要重新執(zhí)行被派送的新指令所導(dǎo)致的性能損失并不大,但目前的發(fā)明人員發(fā)現(xiàn)到,其對電源使用的影響是值得注意的,對于龐大數(shù)量的指令在上述條件下被執(zhí)行時,指令幾乎都會被重新執(zhí)行。此外,這些指令的起始執(zhí)行(initial execut1n)本質(zhì)上其實是浪費(fèi)電源的,因此,這樣的情況對于電池壽命(battery life)、熱輪廓(thermal profile)和可靠度(reliability)而言是不利的。
[0009]因此,能夠經(jīng)由改善重新執(zhí)行的所需次數(shù)以節(jié)省處理器操作時所花費(fèi)的電源的設(shè)備和方法是需要的。
[0010]此外,在一亂序處理器中,為了節(jié)省處理器的電源,降低附載重新加載的機(jī)制是需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題、缺點(diǎn)和限制,本發(fā)明提供了用以改善在一處理器重新執(zhí)行加載的裝置和方法。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一實施例提供了一種用以改善在一亂序處理器重新執(zhí)行加載的裝置。上述裝置包括了第一保留站以及第二保留站。所述第一保留站用以派送第一加載微指令,以及若所述第一加載微指令是指示從多個規(guī)定的資源的其中一個而非從內(nèi)核上的高速緩存上提取操作數(shù)的規(guī)定的加載微指令,用以在保留總線進(jìn)行檢測和指示。所述第二保留站耦接至所述保留總線,且在所述第一加載微指令派送后的第一數(shù)量的時鐘周期之后,用以派送和所述第一加載微指令相依的一或多個新的微指令以進(jìn)行執(zhí)行,以及若在所述保留總線上指示了,所述第一加載微指令是所述規(guī)定的加載微指令,所述第二保留站用以緩存所述一或多個新的微指令的派送,直到所述第一加載微指令取得所述操作數(shù)。所述多個規(guī)定的資源包括經(jīng)由存儲器總線耦接至所述亂序處理器的系統(tǒng)存儲器,其中所述規(guī)定的加載微指令用以決定所述系統(tǒng)存儲器的寫入結(jié)合的存儲器空間。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例提供一種用以改善重新執(zhí)行加載的裝置。所述裝置包括具有多個內(nèi)核的多內(nèi)核處理器。每一所述多個內(nèi)核包括第一保留站,以及第二保留站。所述第一保留站用以派送第一加載微指令,以及若所述第一加載微指令是指示從多個規(guī)定的資源的其中一個而非從內(nèi)核上的高速緩存上提取一操作數(shù)的規(guī)定的加載微指令,用以在保留總線進(jìn)行檢測和指示。所述第二保留站耦接至所述保留總線,且在所述第一加載微指令派送后的第一數(shù)量的時鐘周期之后,用以派送和所述第一加載微指令相依的一或多個新的微指令以進(jìn)行執(zhí)行,以及若在所述保留總線上指示了,所述第一加載微指令是所述規(guī)定的加載微指令,所述第二保留站用以緩存所述一或多個新的微指令的派送,直到所述第一加載微指令取得所述操作數(shù)。所述多個規(guī)定的資源包括經(jīng)由存儲器總線耦接至所述亂序處理器的系統(tǒng)存儲器,其中所述規(guī)定的加載微指令用以決定所述系統(tǒng)存儲器的寫入結(jié)合的存儲器空間。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例提供了一種用以改善在亂序處理器重新執(zhí)行加載的方法。所述方法的步驟包括:耦接所述亂序處理器至多個規(guī)定的資源,所述多個規(guī)定的資源包括經(jīng)由存儲器總線耦接至所述亂序處理器的系統(tǒng)存儲器;經(jīng)由第一保留站派送第一加載微指令,以及若所述第一加載微指令是指示從多個規(guī)定的資源的其中一個而非從內(nèi)核上的高速緩存上提取操作數(shù)的規(guī)定的加載微指令,在保留總線進(jìn)行檢測和指示,以及其中所述規(guī)定的加載微指令用以決定所述系統(tǒng)存儲器的寫入結(jié)合的存儲器空間;以及經(jīng)由耦接至所述保留總線的第二保留站,在所述第一加載微指令派送后的第一數(shù)量的時鐘周期之后,派送和所述第一加載微指令相依的一或多個新的微指令以進(jìn)行執(zhí)行,以及若在所述保留總線上指示了,所述第一加載微指令是所述規(guī)定的加載微指令,緩存所述一或多個新的微指令的派送,直到所述第一加載微指令取得所述操作數(shù)。
[0015]關(guān)于本發(fā)明其它附加的特征與優(yōu)點(diǎn),本領(lǐng)域技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),當(dāng)可根據(jù)本申請實施方法中所公開的執(zhí)行聯(lián)系程序的用戶裝置、系統(tǒng)、以及方法,做些許的更動與潤飾而得到。關(guān)于產(chǎn)業(yè)利用性,本發(fā)明可應(yīng)用在一般目的或特別目的的運(yùn)算裝置中使用的微處理器。
【附圖說明】
[0016]圖1為顯示目前使用配置在每一內(nèi)核101外部的共享資源的多內(nèi)核處理器的方塊圖 100;
[0017]圖2為顯示在圖1中每一當(dāng)前的內(nèi)核101中例示性的核層(corestage)的方塊圖200;
[0018]圖3為顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例所述的對于來自非內(nèi)核資源的加載具有一節(jié)能機(jī)制的多內(nèi)核處理器的區(qū)塊圖300;
[0019]圖4為顯示在圖3中每一內(nèi)核301中例示性的核層(corestage)的方塊圖400;
[0020]圖5為根據(jù)本發(fā)明的實施例所述的圖4的非內(nèi)核緩存組件461的區(qū)塊圖500;
[0021]圖6為根據(jù)本發(fā)明的實施例所述的圖4的每一保留站RSl-RSN的方塊圖600;
[0022]圖7為根據(jù)本發(fā)明的實施例所述的圖4的非內(nèi)核未命中組件462的方塊圖700。
【具體實施方式】
[0023]以下描述本發(fā)明的示例性和說明性的實施例。為了清楚起見,在該說明書中沒有對實際實現(xiàn)的所有功能進(jìn)行描述,對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將會理解的是,在對于任何該實際實現(xiàn)的開發(fā)中,可以進(jìn)行許多實施方案特定的決定,以實現(xiàn)特定目標(biāo),諸如符合系統(tǒng)相關(guān)和業(yè)務(wù)相關(guān)的約束,其可以根據(jù)實現(xiàn)方案而不同。此外,應(yīng)該理解的是,該開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗時的,但是對于受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言其仍然是例行的任務(wù)。優(yōu)選實施例的各種修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的,并且本文中所界定的一般原理可應(yīng)用于其它實施例。因此,本發(fā)明并不限于這里示出和描述的具體實施例,而是應(yīng)被賦予與這里所公開的原理和新穎特征相一致的最廣范圍。
[0024]本發(fā)明將參考附圖進(jìn)行說明。在附圖中示意性地示出的各種結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、和設(shè)備僅僅是出于解釋的目的,以便使其不以本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的細(xì)節(jié)來模糊了本發(fā)明。然而,包括附圖來描述和解釋本發(fā)明的說明性示例。應(yīng)該理解的是,在此所用的字匯和詞組應(yīng)該被理解和解釋為具有與現(xiàn)有技術(shù)的本領(lǐng)域技術(shù)人員對于這些字匯和詞組的理解一致的含義。在此,術(shù)語或者短語的特定定義,(即不同于本領(lǐng)域技術(shù)人員所
當(dāng)前第1頁1 2 3 4 5 6 
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點(diǎn)贊!
1